资源描述
化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率1.表示方法:一定条件下,在2L的密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),10s后测得N2的物质的量减少了0.2mol。(1)10s内,NH3的物质的量浓度增加了_molL-1。(2)10s内,反应的平均速率v(H2)=_mol(Ls)-1。(3)反应过程中v(N2)v(H2)v(NH3)=_。,0.2,0.03,132,2影响因素:(1)将相同形态、相同质量的Na、Mg、Al投入足量的相同浓度的稀盐酸中，反应速率最快的是_，反应速率最慢的是_，说明影响化学反应速率快慢的根本因素是_。(2)对于反应Fe(s)+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2(g)，加快反应速率的方法有:_；_；_；_。,Na,Al,反应物的性质,升温,增大c(HCl),铁块改为铁粉,滴加少量CuSO4(aq),(3)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，加快反应速率的方法有:_；_；_；_。,升高温度,增大反应物浓度,催化剂高温、高压,增大压强,加入催化剂,二、化学平衡状态和化学平衡常数1.化学平衡状态的判断:对于恒容密闭容器中的反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=QkJmol-1(1)反应达到平衡状态时,各物质的浓度_,v正(NH3)和v逆(O2)的关系为_。,保持不变,5v正(NH3)=4v逆(O2),(2)能判断该反应达到平衡状态的依据有_。单位时间内生成4nmolNO的同时生成4nmolNH3。容器内总压强不随时间改变。混合气体的密度不再改变。混合气体的平均相对分子质量不再改变。v(NH3)v(O2)=45。,2.化学平衡常数:结合上述反应，完成下列内容(1)该反应的平衡常数表达式为(2)若增大体系的压强，则K值_，若升高温度，K值减小，则Q_0(填“”或“0,在某密闭容器(体积可变)中达到平衡。(1)升高温度,反应速率_,平衡向_方向移动。(2)减小容器的容积,反应速率_,平衡向_方向移动。(3)继续充入水蒸气,反应速率_,平衡向_方向移动。达到新平衡后H2O(g)的转化率_,C(s)的转化率_。,增大,正反应,增大,逆反应,增大,正反应,减小,增大,(4)保持恒温、恒压,充入Ne,反应速率_,平衡向_方向移动;保持恒温、恒容,充入N2,反应速率_,平衡_。(5)加入催化剂,反应速率_,平衡_。(6)加入C(s),反应速率_,平衡_。,减小,正反应,不变,不移动,增大,不移动,不变,不移动,(1)(2013大纲版全国卷)反应X(g)+Y(g)2Z(g)；H0，达到平衡时减小容器体积，平衡向右移动。()分析：该反应中物质全部是气体，且反应前后气体体积不变，减小容器体积，平衡不移动。(2)(2012安徽高考)反应SO2(g)2CO(g)2CO2(g)S(l)H0，在恒容的密闭容器中进行，平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变。()分析：反应前后气体分子数不等，正反应是气体体积减小的反应，随着反应的进行，平衡前容器内压强逐渐变小。,(3)(2012山东高考)催化剂能改变可逆反应达到平衡的时间。()分析:催化剂能同等程度改变正、逆反应速率,可以改变可逆反应达到平衡的时间,但平衡不发生移动。(4)(2012江苏高考)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0,其他条件不变时升高温度,反应速率v(H2)和H2的平衡转化率均增大。()分析:升高温度,v(H2)增大;但该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,H2的转化率减小。,(5)(2012安徽高考)反应SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)H0,在恒容的密闭容器中进行,平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快。()分析:该条件下硫为液体,减少纯液体的量不影响化学反应速率。(6)(2012安徽高考)反应SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)H0。()分析:该反应为分解反应,反应过程吸热,H0,反应中有气体生成,故为熵增反应,即S0。(14)(2011江苏高考)对于反应:2H2O2=2H2O+O2,加入MnO2或降低温度都能加快O2的生成速率。()分析:加入催化剂,反应速率加快,但降低温度,反应速率一定减小。,热点考向1化学反应速率及影响因素【典例1】(2012福建高考)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是(),A.在050min之间，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强，R的降解速率越小C.R的起始浓度越小，降解速率越大D.在20min25min之间，pH=10时R的平均降解速率为0.04molL-1min-1,【解题探究】(1)图像中纵坐标和横坐标的含义是什么？提示:纵坐标表示反应物染料R的物质的量浓度，单位为10-4molL-1；横坐标表示反应时间，单位为min。(2)图像中曲线的斜率与R降解的反应速率的大小有何关系？提示:根据v(R)=可知，浓度-时间图像上曲线的斜率越大，R降解反应的反应速率越大。(3)图像中曲线的含义是什么？提示:图像中曲线表示在不同pH条件时，c(R)随浓度变化的趋势。本题答案:_,【解析】选A。根据图像，pH2和pH7条件下，在50min时，R都是完全降解，浓度变为0，降解百分率都是100%，A正确；从图像中可以读出pH2时，曲线下降是最快的即单位时间内R的浓度变化最大，说明溶液的酸性越强，降解速率越大，B错误；由图可知R的降解速率不仅与R的起始浓度有关，还与溶液的pH有关，因此不能单纯依浓度的大小来判断R的降解速率，C错误；在20min25min，pH10的R其浓度变化量为(0.6-0.4)10-4molL-1=0.210-4molL-1,则v(R)=0.0410-4molL-1min-1，D错误。,【易错警示】有关化学反应速率的易错点(1)错误地把化学反应速率等同于瞬时速率，化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。(2)进行化学反应速率的相关计算时，错误地用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算，速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致，单位书写是否正确。(3)错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率，实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。,(4)错误地认为只要增大压强，化学反应速率一定增大；实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。,(5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对H0的反应升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，正逆反应速率都减小，并不是增大了正反应速率。,【变式训练】(2013日照一模)对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，若其他条件都不变，只是在反应前是否加入催化剂，可得到如下两种v-t图像：下列判断正确的是()Aa1a2Bt1a1，A错误；反应速率越大，达到平衡的时间越短，即t2K，平衡逆向移动，若Qcv(逆)。答案:(1)吸热(2)6.75(3),【方法归纳】“三段式法”解答化学平衡计算题(1)步骤。写出有关化学平衡的反应方程式。确定各物质的起始、转化、平衡时的量(物质的量或物质的量浓度)。根据已知条件建立等式关系并做解答。,(2)方法:如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为amolL-1、bmolL-1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmolL-1。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始物质的量浓度(molL-1)ab00变化物质的量浓度(molL-1)mxnxpxqx平衡物质的量浓度(molL-1)a-mxb-nxpxqx,(3)说明。反应物：c(平)=c(始)-c(变)；生成物：c(平)=c(始)+c(变)。各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。转化率=100%。,【变式训练】(2013安徽名校联盟联考)某可逆反应平衡常数表达式为达到平衡状态时，如果升高温度(其他条件不变)，则c(NO)减小。下列说法正确的是()A.反应的热化学方程式为NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)H0B一定条件下达到平衡时，缩小容器体积，增大体系压强，气体颜色加深C混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明反应已达平衡D使用合适的催化剂可使该反应的反应速率和平衡常数增大,【解析】选B。升高温度，c(NO)减小，说明平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，H0，A错误；缩小容器体积，增大体系压强，虽然平衡不移动，但c(NO2)变大，气体颜色加深，B正确；混合气体的质量和总物质的量始终不变，平均摩尔质量保持不变，不能说明反应已达平衡状态，C错误；使用合适的催化剂可增大反应的反应速率，但平衡常数不变，D错误。,热点考向3化学平衡问题的综合考查【典例3】(2013四川高考)在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)Hv(正)C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44D.其他条件不变，再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大,【解题探究】(1)改变影响化学平衡的条件后，化学平衡的移动方向和反应速率有何关系？提示:改变影响化学平衡的条件，平衡会向着条件改变后速率大的方向移动若条件改变后速率增大，平衡向速率增大程度大的方向移动；若改变条件后速率减小，平衡向速率减小程度小的方向移动。,(2)计算化学平衡常数的关键是什么？提示:根据化学平衡常数表达式，计算化学平衡常数的关键是计算出方程式中各气态物质的平衡浓度。本题答案:_,【解析】选C。,【方法归纳】解答化学平衡问题需注意的问题(1)分析化学平衡移动的一般思路。,(2)化学平衡问题中的“三不混同”。不要将平衡的移动和速率的变化混同起来。如化学反应速率改变，平衡不一定发生移动，但平衡发生移动，化学反应速率一定改变；不能认为平衡正向移动一定是v(正)加快，v(逆)减慢等。不要将平衡的移动和浓度的变化混同起来。如不能认为平衡正向移动时，反应物浓度一定减少，生成物浓度一定增加等。不要将平衡的移动和反应物的转化率混同起来。不能认为平衡正向移动时，反应物的转化率一定提高。,【变式训练】(2013重庆高考)将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)+F(s)2G(g)，忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示：,b0K(1000)K(810)上述中正确的有()A.4个B.3个C.2个D.1个,【解析】选A。从所给反应E(g)+F(s)2G(g)可知，该反应是一个体积增大的反应，即S0，正确；结合表中数据“54.0”“75.0”“83.0”，这个过程是压强增大(平衡向逆反应方向移动，G的体积分数减小)和温度升高的过程，所以温度升高平衡一定向正反应方向移动，正反应是吸热反应，即温度升高，化学平衡常数增大，正确；根据以上分析，b小于54.0，f大于83.0，所以b2p乙B.SO3的质量m:m甲=m丙2m乙C.c(SO2)与c(O2)之比为k:k甲=k丙k乙D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙2Q乙,【解析】选B。恒温恒容,甲与乙起始n(SO2)n(O2)=21,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应方向移动,转化率增大;丙按化学计量数转化到左边可得n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,与甲为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,故压强p甲=p丙,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应方向移动,故p乙p甲2m乙,故B正确;对于甲、乙,SO2、O2起始物质的量之比等于化学计量数之比,c(SO2)与c(O2)之比为定值21,丙为分解反应,丙中c(SO2)与c(O2)之比为21,故k甲=k丙=k乙=21,故C错误;甲与丙为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,且甲和丙为两个相反的过程,故Q甲+Q丙=197,但Q甲不一定等于Q丙,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应方向移动,SO2转化率增大,故Q甲2Q乙,故D错误。,1.(2013北京高考)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是()A.B.,C.D.,【解析】选C。由于2NO2N2O4是放热过程，所以在冷水中相当于降低温度，平衡正向移动，气体颜色变浅，而在热水中相当于升高温度，平衡逆向移动,气体颜色加深，所以A利用了平衡移动原理；由于水的电离是吸热的，所以加热有利于水的电离，所以水的离子积常数Kw逐渐变大，B也符合平衡移动原理；过氧化氢分解制取氧气在有催化剂存在的条件下分解速率加快只是说明了催化剂对反应速率的影响，但平衡未发生移动，C不能用平衡移动原理来解释；由于一水合氨是弱电解质，存在电离平衡，所以氨水的浓度减小的过程就是对氨水稀释的过程，稀释有利于电离平衡的正向移动，所以稀释10倍后，pH的变化小于1，所以D也可以用平衡移动原理来解释。,2一定条件下，某固定容积的密闭容器中存在反应：2A(g)+B(s)2C(g)H0。下列描述中能证明上述反应已达平衡状态的是()A摩尔质量：ACB容器中混合气体的密度不随时间而变化C容器中的气体压强不随时间而变化D容器中A与C的物质的量之比等于11,【解析】选B。对于某一纯净物来说，它的摩尔质量是固定不变的，故A错；因是有固体参加反应转化为气体的反应，若平衡正向移动时，容器中混合气体的密度增大，B正确；该反应是气体分子数不变的反应，容器中的压强保持不变，故C错；平衡时容器中A与C的物质的量之比不一定是11，故D错。,3.(2013德阳一诊)往2L密闭容器中充入NO2,在三种不同条件下发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。,下列说法正确的是()A.实验2比实验1使用了效率更高的催化剂B.实验2比实验1的反应容器体积减小C.实验2和实验3可判断该反应是放热反应D.实验1比实验3的平衡常数大,【解析】选A。实验1和实验2相比，反应温度和初始反应物浓度均相同，而实验2反应速率快，在20min即达平衡，可知实验2使用了高效催化剂，A项正确；反应容器为体积不变的密闭容器，B项错误；实验2和实验3相比，实验3温度高，反应限度大，即升高温度平衡右移，反应为吸热反应，C项错误；温度越高，反应限度越大，平衡常数越大，故实验3的平衡常数比实验1的大，D项错误。,4已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是()生成物的体积分数一定增加；生成物的产量一定增加；反应物的转化率一定增大；反应物浓度一定降低；正反应速率一定大于逆反应速率；使用了合适的催化剂ABCD【解析】选B。若增加某反应物的浓度，平衡正向移动，但生成物的体积分数不一定增加，反应物的浓度不一定减小；平衡向正反应方向移动，正反应速率一定大于逆反应速率，生成物的产量一定增加。,5.(2013安徽示范高中联考)一定条件下，恒容的密闭容器中，加入一定量的A与B发生反应A(s)+2B(g)C(g)+2D(g)H0，平衡时C的物质的量与加入B的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是(),A.增加A的物质的量,正反应速率加快B.平衡时，其他条件不变，当温度升高时，变大C.图中曲线的斜率表示反应的化学平衡常数D.平衡时，其他条件不变，再通入B，则反应混合物的温度升高,【解析】选D。因A是固体，增加A的量不影响化学反应速率，A错误；平衡时，其他条件不变，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，变小，B错误；温度一定时，化学平衡常数是定值，故图中曲线的斜率不能表示化学平衡常数，C错误；通入B，平衡正向移动，反应放出更多的热，导致体系温度升高，D正确。,6.(2013海南高考)反应A(g)B(g)+C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050molL-1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题：,(1)上述反应的温度T1_T2，平衡常数K(T1)_K(T2)。(填“大于”“小于”或“等于”)(2)若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：平衡时体系总的物质的量为_。反应的平衡常数K=_。反应在05min区间的平均反应速率v(A)=_。,【解析】(1)温度越高反应速率越快，到达平衡的时间越短，根据图像可知T1小于T2。由图像看出温度越高，到达平衡时c(A)越小，说明升高温度平衡向着正反应方向移动，即正反应为吸热反应，K(T1)小于K(T2)。(2)A(g)B(g)+C(g)初始浓度0.050molL-100改变量0.05070molL-10.05070molL-10.05070molL-1平衡浓度0.015molL-10.035molL-10.035molL-1,平衡时体系总的物质的量为(0.015+0.035+0.035)molL-11.0L=0.085mol。反应的平衡常数=0.007molL-1min-1。答案:(1)小于小于(2)0.085mol0.0820.007molL-1min-1,
展开阅读全文